最新刊期
      2022 年 第 3 期

        振动·噪声·监测·诊断

      • 刘芳,董效辰,张亚振,韩杰
        2022, 44(3): 509-516. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.001
        摘要：为研究某前置后驱MPV车型存在的传动系统扭转振动问题，基于AMEsim软件建立21自由度传动系统扭转振动当量模型，通过自由振动计算以及强迫振动计算对建立的模型进行扭振分析。对车辆进行传动系统扭转振动测试，将仿真结果与实验结果进行对比，分别在模态频率以及扭振响应两个方面验证仿真模型的准确性。在建立的汽车传动系统模型基础上，通过灵敏度分析对模型中的转动惯量、扭转刚度以及阻尼进行分析，得到的结论表明六个系统参数对传动系统的影响较大。对这些参数采用基于Matlab遗传算法的多参数调整，调整后变速器和主减速器处的扭振幅值分别减小了20.16%和23%,较大程度的削减了传动系统的扭振幅值。  
        关键词：汽车动力传动系统;扭转振动;AMEsim;遗传算法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 柯飙,吴兴文,池茂儒,梁树林
        2022, 44(3): 517-524. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.002
        摘要：车体是铁道车辆重要的承载结构，承受来自乘客和转向架动态载荷，其结构的可靠性直接关系车辆服役安全性。首先基于现有车体标准EN12663对车体静强度及疲劳强度进行研究，识别了标准载荷下车体的静态薄弱位置。为了进一步识别车体在服役条件下薄弱位置，基于刚柔耦合动力学理论和有限元方法，建立了考虑车体柔性的地铁车辆刚柔耦合动力学模型；利用模态应力恢复法，对各种服役模式下的动态薄弱位置进行了识别，分析了对各个薄弱位置贡献较大的车体模态。最后，基于地铁刚柔耦合动力学模型，分析了车辆在各种服役工况下车体薄弱位置特征动应力，并基于蒙特卡洛抽样及Miner线性累计损伤理论对车体结构关键焊缝的服役寿命进行预测。  
        关键词：刚柔耦合;动力学;模态应力恢复法;振动疲劳;寿命预测   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘文正,朱如鹏,周文广,商有伟
        2022, 44(3): 525-530. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.003
        摘要：齿面剥落是齿轮表面出现形状不规则的局部凹坑，在齿轮啮合刚度的计算中，常用的方法是将齿面剥落简化成特定规则的形状进行研究，具有较大的局限。基于图像处理技术提取剥落故障的边缘特征，根据像素点对剥落区域进行离散，拟合出剥落宽度函数；依据势能法原理，建立故障齿轮啮合刚度计算模型，并进行动力学分析。结果表明，与矩形剥落故障相比，图像处理后的故障齿轮啮合刚度更准确的反映出轮廓特征，消除了因简化而造成的刚度和加速度响应的突变点，适用于任意形状、大小的剥落区域，无需改变数学模型，具有较好的通用性。  
        关键词：齿面剥落;图像处理;啮合刚度;剥落形状;动力学响应   
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      • 胡军
        2022, 44(3): 531-540. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.004
        摘要：故障诊断的背景是从预防事故开始，从事后事故反向倒推进入到对故障阶段的分析而产生的。通过对单一故障和耦合故障的分别研究，论证目前故障诊断的理论是在故障阶段介入和发展起来的，是对故障模型各自对立、并层层故障细分的规则方法，这种方法使研究对象成为一个发散的系统，并不可求解。采取实验室实验和现场故障的全过程跟踪，利用数据分析证明了故障是在转子系统内相互构建的动态环节，并随着故障状态时间“正进”的阶段变化而表现出相应的“同质”特征，并层层展开的过程。所以故障诊断理论的应用都应该还原于其所产生的统一整体并全过程的系统之中，要求转变故障诊断的方向，视界倒转，基于时间历程“正进”和故障性质“同质”的方法，在统一整体并全过程中掌握故障的主要发展规律，奠定智能诊断更坚实的理论基础。  
        关键词：反向倒推;故障细分;正进;同质;智能诊断   
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        发布时间：2022-09-22
      • 吴定海,王怀光,宋彬,张云强
        2022, 44(3): 541-546. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.005
        摘要：针对一维机械振动信号的图形化特征表示问题，引入了对称极坐标表示法，同时结合卷积神经网络强大的图像分类识别能力，提出了一种基于对称极坐标和残差网络迁移学习的轴承故障诊断方法。为突显轴承振动信号故障特征并兼顾计算效率，利用对称极坐标表示法将一维机械振动信号快速转换成镜面对称雪花图，利用NSGA-II同步优化了数据采样长度和对称极坐标表示法的参数，获取可区分性更好的极坐标对称图像特征，然后利用残差网络进行迁移学习的训练和分类，结合美国西储大学轴承公开数据集对此方法进行验证，取得了良好的识别效果。  
        关键词：故障诊断;对称极坐标;特征提取;迁移学习;残差网络   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张韬,贾倩,辛月杰
        2022, 44(3): 547-553. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.006
        摘要：针对不同转速环境下采集到的滚动轴承振动数据特征分布不一导致待诊断样本标签较难获取的问题，提出一种基于深度迁移网络的故障诊断方法。首先，搭建领域共享的特征提取网络，利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)提取振动信号中敏感故障特征，并结合双向长短时记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory, BiLSTM)网络进一步提取敏感故障特征中的时间信息；然后，在深度迁移网络中分别嵌入CORAL损失和JMMD损失，通过最小化二阶统计量差异和联合分布最大均值差异值，缩小源域和目标域特征分布差异，进而提取到两域的共同特征；最后，添加Softmax分类层，实现对目标数据的故障状态识别。结果表明，该方法在目标域数据无标签的情况下，平均识别准确率为97.87%,明显高于目前流行的其它5种领域自适应故障诊断方法。  
        关键词：特征分布;领域自适应;CORAL损失;JMMD损失   
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        发布时间：2022-09-22
      • 安慧宁,金花,吕小红,王昕
        2022, 44(3): 554-561. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.007
        摘要：以滚动轴承支撑下的不平衡转子系统为研究对象，运用变步长Runge-Kutta法进行数值积分获取转子系统的动力学响应。根据增速和减速不同工况下的分岔图、相图和Poincaré映射图分析系统共存吸引子的分岔，揭示其吸引域随系统参数变化的演变过程。结果表明：随着转速的变化，系统在发生Hopf分岔、跳跃分岔和倍化分岔时，会出现吸引子共存的现象。跳跃分岔会导致其吸引域的拓扑结构发生突变，而Hopf分岔和倍周期分岔对其吸引域的影响较小。该研究结果可为系统在不同转速下运行时提供指导，为滚动轴承-转子系统的平稳运行提供理论依据。  
        关键词：滚动轴承;转子系统;跳跃分岔;共存吸引子;吸引域   
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      • 张凌云,邹爱成
        2022, 44(3): 562-568. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.008
        摘要：在综合考虑转轴裂纹、转子偏心量、电磁轴承电磁力、转轴与辅助轴承碰摩力相互耦合的条件下，运用龙格库塔数值积分法，得到了不同故障情况下电磁轴承-转子系统的分岔图、最大碰摩力分布图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、时间响应图等，具体分析了不同故障对系统动态响应的影响；辨识了转轴与辅助轴承碰摩冲击现象和分岔特性。研究表明：发生裂纹-碰摩故障时，系统对应一阶临界转速、1/2、1/3和1/4临界转速、3倍临界转速阈值分岔特性发生改变，表现为系统的平稳性随裂纹系数Δk的增加而降低；转轴与辅助轴承的间隙d对系统的动力学特性产生显著的影响，较小间隙值时转轴与辅助轴承发生持续碰摩，间隙值增大后，系统的运动逐渐趋于平稳。  
        关键词：电磁轴承-转子;辅助轴承;碰摩;裂纹   
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        发布时间：2022-09-22
      • 单强,倪广县,王恒
        2022, 44(3): 569-574. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.009
        摘要：针对工业大数据环境下，传统特征提取算法提取出轴承有用信息不充分，导致构造出的指标难以对轴承退化过程有效表征的问题，提出一种基于随机矩阵单环理论的滚动轴承性能退化评估算法。首先，通过对轴承采样数据进行分段、随机化、扩增及维度重构建立了轴承当前时刻的高维随机矩阵；其次，基于随机矩阵理论良好的高维数据处理能力，通过单环定理研究了轴承随机矩阵特征值的分布规律；最后，利用平均谱半径及特征值离散点分布情况作为退化指标描述滚动轴承的退化历程。采用美国IMS轴承全寿命数据进行研究，研究结果表明，基于单环定理所提出的平均谱半径及离散点数这两个量化指标可有效刻画滚动轴承的退化历程，且对轴承早期异常状态较为敏感。  
        关键词：随机矩阵理论;单环定理;滚动轴承;退化评估;平均谱半径   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王成军,尚晨晨,张玉平
        2022, 44(3): 575-580. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.010
        摘要：针对振动时效常规激振器激振频率较小，无法实现高刚度构件共振的问题，利用非线性振动系统的超谐振动特性，设计一种由3个线性弹簧和3个非线性弹簧组合的非线性超谐激振器。建立非线性超谐激振器动力学模型，运用多尺度法求解非线性振动幅频特性方程，分析激振器实现3次超谐波共振的理论可行性；分析激振力幅值、非线性刚度系数和非线性阻尼系数等参数对非线性振动幅频响应的影响。运用Adams对非线性超谐激振器进行动力学仿真，并进行非线性超谐激振器振动实验，结果表明，在非线性弹簧的调节下，激振器可以实现3次超谐振动，验证了非线性超谐激振器设计的合理性。  
        关键词：振动时效;激振器;非线性振动;超谐共振   
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        发布时间：2022-09-22
      • 章的,李坚,魏巍,孟卫华,张红晓
        2022, 44(3): 581-587. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.011
        摘要：针对涡桨发动机单安装面隔振安装系统的隔振设计问题，提出了一种安装系统隔振器刚度参数优化方法来实现发动机安装系统的振动解耦以及隔振效率的提升。以某涡桨发动机安装系统为例，利用该方法建立六自由度安装系统动力学模型，并将NSGA-Ⅱ遗传算法与安装系统动力学分析相结合，在考虑到隔振器侧向刚度和垂向刚度对设计寿命影响的同时，实现安装系统隔振效率和振动解耦的多目标优化。优化结果表明，该安装系统获得了较高的隔振效率和振动解耦率，综合隔振性能良好。  
        关键词：发动机隔振安装系统;隔振器刚度;振动解耦;隔振效率;多目标优化   
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        发布时间：2022-09-22

        实验研究·测试技术

      • 冯金芝,高若奇,郑松林,刘书帆,张启涛,顾晗
        2022, 44(3): 588-593. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.012
        摘要：动力学仿真是先进悬架系统开发不可缺少的手段，模型的精度影响了产品开发的效率。悬架系统中的衬套部件对整车性能有很大的影响，悬架系统动力学建模时需要准确描述其复杂的非线性力学特性。而多体动力学仿真软件Adams内置的悬架衬套模型仅能粗略地反映其基本力学特性。应用了一种高阶分数导数三单元并联衬套数学模型，这种模型更好的描述了衬套黏弹力单元力学特性中的高阶性和非线性。基于Visual Studio-Intel Visual Fortran平台，结合Fortran语言以及Adams内置函数规则，完成衬套数学模型的编写和编译，搭建了悬架系统动态仿真平台。最后在动态K&C试验台上进行了正弦扫频、水泥裂缝路谱以及“S”弯路谱激励试验，对提出的建模方法进行了验证。  
        关键词：非线性动力学;黏弹特性;Fortran语言;Adams;建模方法   
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        发布时间：2022-09-22
      • 魏彬,丁逸昊,刘晓鹏,李锦赫,于洪杰
        2022, 44(3): 594-599. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.013
        摘要：为了探究熔融沉积3D打印制品制备过程中，材料属性、填充密度、支撑结构等参数对制品力学性能和强度特性的影响，提出了一种基于强度需求的3D打印构型优化设计方法。通过有限元结构强度仿真计算，特征样品拉力实验对比分析，获得工艺参数相关的制品力学性能。研究结果表明不同内部结构3D打印制品相同填充密度(质量比)时，抗拉强度存在较大差异，其中，在理论分析和实验测试中，同心结构的抗拉强度较高，折线型和螺旋形抗拉强度较低。该研究成果对深入分析3D打印制件强度和填充结构的关系具有指导意义，为基于强度需求的3D打印参数优化设计提供了数据支持。  
        关键词：3D打印;内部支撑;填充度;力学性能   
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      • 贾海深,张继林,易湘斌,罗文翠
        2022, 44(3): 600-606. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.014
        摘要：借助剖分式Hopkinson压杆试验平台，在应变率为2 000 s-1～5 000 s-1,温度为25℃～400℃的范围内对022Cr18Ni14Mo2不锈钢进行动态冲击压缩试验，以探讨外界温度、加载速率对其流变行为的影响规律和作用机理。结果表明：试样流动应力、应变率敏感性、应变硬化和温度灵敏性与应变、温度、应变率密切相关。在恒定的温度下，流动应力、应变硬化效应、应变率敏感性随着应变率的增加而增加。在恒定的应变率下，温度灵敏性随着温度的升高而增强，试样表现出显著的热软化效应。应变率敏感性、应变硬化效应呈现出随温度升高而减弱的现象。此外，经扫描电镜（SEM）进行微观组织观察表明：晶粒内出现以变形孪晶为主，并夹杂一定位错或层错的变形带，在高应变率或低温条件下晶粒内变形带数目较多。晶粒内的变形孪晶有助于调节晶粒间的变形程度，提高了高应变率下试样变形的均匀性。  
        关键词：应变率敏感性;温度灵敏性;变形带   
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        优化·可靠性

      • 淡勇,白瑞峰,武玮,裴梦琛
        2022, 44(3): 607-619. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.015
        摘要：钢制管道在油气输送行业因独特的优势得到了广泛的应用。但其在服役中易发生腐蚀问题，在管壁面产生体积型缺陷，引起管道壁厚减薄，承载能力下降，继而引发管道泄漏，甚至造成严重的安全事故。从常见的体积型缺陷的简化形式出发，对现行评价标准和方法进行对比总结，给出了缺陷简化形式的建议。梳理了关键因素对含单缺陷和群缺陷管道的安全评估的影响规律，并对相邻缺陷相互作用规律进行了归纳。最后展望了群缺陷研究的方向以及机器学习在管道安全评估中的应用。  
        关键词：钢制管道;体积型缺陷;安全评估;群缺陷;多物理场耦合;机器学习   
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      • 严胜利,付辉,李浩
        2022, 44(3): 620-626. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.016
        摘要：数控加工在传统制造业与国防战略产业中的运用日益广泛，而优化铣削参数与加工的效率、质量与成本息息相关。首先构建了带约束性的多目标优化函数作为参数优化模型，进而采用ENDE-NSGA-II的方法完成参数优化，该方法采用NDX交叉算法、CA排序方法和DE策略能增大搜索区间，可通过累积单体Pareto序列结果与密度参量保证群体多元化分布，并提升收敛速率。采用DMU125P型五轴数控机床结合Matlab 2020完成加工参数、质量和系统稳态的对比实验。结果表明，与传统经验加工方法对比，通过ENDE-NSGA-II的方法所优化的加工参数能够保证加工效率的前提下，改善表面粗糙程度，提升工件的加工品质；并增大刀具耐磨度，提高经济效益。此外，能够让系统较快达到稳态。  
        关键词：多目标;NDX交叉;CA排序;ENDE-NSGA-II;数控加工   
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        发布时间：2022-09-22

        设计·计算

      • 黄龙艺,傅航,王钰,王华,嵇栩
        2022, 44(3): 627-634. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.017
        摘要：为提高三排滚柱式转盘轴承载荷分布的有限元计算效率，基于该装配体的结构特点，提出一种采用壳单元和非线性弹簧单元相结合的等效建模方法。利用弹簧单元替代滚子的载荷变形行为，并采用壳单元模拟滚子-滚道的接触面。该建模方法减小了非线性接触的计算量，以较低的计算规模有效地获取轴承的载荷分布。并通过静加载实验验证了有限元计算模型的有效性。根据有限元计算分析提供的最大载荷，对滚子-滚道进行接触分析，研究了不同间隙下滚子-滚道接触的应力分布。结果表明，随着间隙增大，滚子-滚道接触的边缘区域应力值增大，从而导致轴承疲劳寿命减小。  
        关键词：转盘轴承;载荷分布;间隙;疲劳寿命;非线性弹簧   
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      • 赵祥堂,赵志刚,苏程,卫启哲,郑晓燕
        2022, 44(3): 635-640. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.018
        摘要：介绍了一种用于海上吊运的柔索式多机器人协调并联系统。由于浮动基座受到的合力大小和方向不断变化，极易使吊机倾覆。首先将系统分为浮式机器人和吊物系统两部分，利用流体力学理论和球摆模型分析了两者的动力学特性。然后根据系统流固耦合的特点，分析得到了在波浪作用下求解该系统响应的具体步骤。最后结合实例，在波浪工况下对不同数量的吊机的动力响应进行了对比仿真，获得了浮基的位移、吊物的摆动以及柔索张力等结果，所得结论为该系统的优化和控制打好基础。  
        关键词：吊运系统;流体力学;动力学建模;流固耦合;动力响应   
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      • 周羿好,沈景凤,陈雨飞
        2022, 44(3): 641-648. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.019
        摘要：为研究界面滑移对使用小孔节流方式的液体动静压球轴承承载力的影响，基于线性滑移模型，建立了考虑界面滑移的球轴承Reynolds方程。结合有限差分法和松弛迭代法耦合求解Reynolds方程和油膜厚度方程，计算了考虑界面滑移的液体动静压球轴承的油膜压力分布和承载能力。结果表明：液体动静压轴承供油压力越大，转速越高，油膜间隙越小，动压效应越强，轴承承载能力越大；考虑滑移效应，界面滑移导致油膜压力增大，且对于轴承承载力的影响存在临界值；当油膜间隙越大，滑移系数临界值越大，液体滑移效应越强，承载能力在滑移程度低于临界值时会增大，在高于临界值时会逐渐减小。  
        关键词：液体动静压球轴承;小孔节流;界面滑移;有限差分法;承载能力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 李琤,张弘韬,姜能惠
        2022, 44(3): 649-657. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.020
        摘要：悬架综合性能和整车操纵稳定性及乘坐舒适度密切相关。针对某款国产车型的悬架综合性能验证，借助Adams/Car软件模块，建立了具有柔性稳定杆子系统的前悬架模型和具有柔性体扭力梁子系统的后悬架模型，形成刚柔耦合的整车悬架系统模型。将车轮位移和受力约束分别施加在悬架系统上，进行动力学及弹性运动学分析，得到不同特性下的车轮定位参数。仿真结果显示，仿真数值和实车K&C试验数据基本一致，悬架综合性能相比于对标车车型更加优化；同时，进一步开展稳态回转路试，从侧倾加速度、不足转向度和车厢侧倾度三个维度，验证整车路试稳态特性满足设计要求，具备良好的运动特性。  
        关键词：刚柔耦合模型;Adams/Car;车轮定位参数;KC特性参数   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王娟,李冯杰,高鑫龙,张立勇,李同杰
        2022, 44(3): 658-665. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.021
        摘要：对树形立体停车库的立柱进行结构设计及优化。以占地投影分别为长2.4 m、宽0.7 m和高8.5 m为设计基础尺寸。立柱简化模型同时考虑各部件总重FN引起的轴向应力，以及悬挂的载车板和车辆共同引起的弯曲应力的影响，最大应力容易发生在立柱根部，计算结果为63.06 MPa,小于许用应力117.5 MPa,顶部最大挠度位移为8.93 mm,远小于规范值113.90 mm。在满足强度和挠度位移的要求下，利用惩罚函数法对立柱主支撑进行尺寸优化，对优化后的模型进行实测与软件分析对比。同一工况下，利用测试仪器采集立柱根部应力变化数据与软件分析相比较，相同位置处的应力，实测与模拟分析结果偏差10%以内。通过有限元分析与实际应力测试相结合的方法对立柱结构进行了设计与分析并利用混合罚函数法进行优化，对比分析结果证明了该方法的有效性，为该类项目的分析提供一定的手段和参考。  
        关键词：立体停车库;立柱;混合罚函数法;结构设计;应力分析   
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        发布时间：2022-09-22
      • 张浩文,罗红梅,郑军,郭涛,王钰辰
        2022, 44(3): 666-675. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.022
        摘要：为实现矩形顶管机的快速变径，扩大设备适用范围，基于偏心多轴驱动形式，设计了一种可变径矩形顶管机的模块化刀盘及主驱动。一组刀盘配备两组驱动，构成一套便于拆卸、更换的模块。须多个模块组合使用，确保至少4根曲轴支撑一组大刀盘，通过模块的组合或调节模块间距实现顶管机快速变径。在对模块进行受力分析的基础上，采用Ansys有限元分析软件对刀盘、曲轴进行了静力学分析及模态分析，得到二者在最大载荷条件下的应力值、变形量及固有频率；通过刚柔耦合动力学仿真，得到曲轴载荷谱，并基于nCode Design Life对曲轴进行了疲劳分析，得出曲轴的损伤、寿命结果。结果表明：在软土地层施工中，刀盘最大应力为229.7 MPa,低于材料屈服强度，安全系数1.55,前6阶固有频率范围为179.3 Hz～196.5 Hz;曲轴最大应力为491.4 MPa,位于前端主轴颈圆角处，安全系数1.89,前6阶固有频率范围为333.4 Hz～1 304.5 Hz。曲轴主要疲劳损伤点集中于前端主轴颈的圆角处，最小循环次数为3.37×107,理论寿命为165 928 h,可满足顶管机掘进需求。  
        关键词：可变径矩形顶管机;刀盘;主驱动   
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        发布时间：2022-09-22

        焊接·铸造·锻压·热材料

      • 曾鑫,蔡君,郑维栋,李芳芽,叶冬挺,胡靖东,刘长军
        2022, 44(3): 676-683. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.023
        摘要：高温熔盐储罐是太阳能光热电站中关键储能设备。同类设备的事故表明，基于一般强度设计规范的储罐存在周期性开裂风险。以某100 MW塔式光热电站为例，在高温结构强度设计理论的基础上，引入风险指引型设计方法，逆向计算风险源的量化控制指标。结果表明：罐底等效摩擦因数大于0.65时，储罐将在开工升温阶段产生棘轮损伤；当沙层大于60 mm时，引起的地基沉降将导致储罐注满后侧壁的瞬时开裂；进口熔盐温度波动若超出-20℃～+25℃,则会引发罐底高周疲劳断裂或屈曲失效。同时，建议通过适当增加罐底中心高度(<29 mm)以预防热应力失效。  
        关键词：高温熔盐储罐;风险指引设计;摩擦力;地基沉降;温度波动   
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        发布时间：2022-09-22
      • 倪艳光,刘靖,徐冬爽,张延彬,张文虎
        2022, 44(3): 684-690. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.024
        摘要：基于滚动轴承动力学理论，采用流-固-热三相耦合的数值分析方法，研究超低温环境下保持架的温度场和强度，得出保持架温度分布、应力分布以及入口流速对流体流速和流体压力的影响。结果表明：保持架温度随着入口流速的增加而降低，最高温度处于兜孔周向位置；保持架应力随着入口流速的增加而增大，最大应力处于兜孔轴向位置。研究可为解决超低温环境下轴承的延寿及可靠性问题提供参考。  
        关键词：超低温;保持架;流-固-热耦合;温度场;强度   
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        发布时间：2022-09-22
      • 醋强一,刘治虎,田沣,张丰华,赵刚,吴波
        2022, 44(3): 691-695. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.025
        摘要：针对机载电子设备元器件焊点热疲劳失效问题，研究了适合工程应用的元器件焊点热疲劳寿命评估方法，提出了基于应变能的经验公式适合印制板组件级多元器件热疲劳寿命的评估。探讨了元器件焊点热疲劳寿命的加速试验方法，通过加速试验案例证明试验可行，仿真计算可信。研究结果表明，元器件焊点热疲劳寿命仿真和加速试验方法适合工程应用。  
        关键词：机载电子设备;元器件焊点;热疲劳寿命;仿真;加速试验   
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        发布时间：2022-09-22

        疲劳·损伤·断裂·失效分析

      • 田晓晨,朱涛,王超,尹敏轩,徐京涛,肖守讷,阳光武,杨冰
        2022, 44(3): 696-704. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.026
        摘要：为更加精确掌握重载货车关键零部件的健康状态，结构在既有服役条件下的裂纹萌生寿命是研究重要环节之一。为精确分析重载货车钩舌的疲劳裂纹萌生寿命，提出了基于分离体模型的疲劳裂纹萌生寿命分析方式。首先，分别构建了基于应变测点的均布载荷模型、基于接触非线性的接触力模型，以及基于承载特性的载荷分布模型，三种不同承载状态下的钩舌裂纹萌生寿命模型；然后，对比分析了三种承载状态下钩舌有限元仿真与台架试验结果，证明基于应变测点的均布载荷模型的各测点弹性应变结果与台架试验测试结果吻合最好；最后，基于均布载荷模型，采用局部应力应变法，开展了重载货车钩舌疲劳裂纹萌生寿命分析，表明钩舌疲劳损伤危险部位为上下牵引凸缘根部，在特定的载荷谱条件、95%置信度，以及90%存活率下，其疲劳裂纹萌生寿命为1.22万公里。  
        关键词：重载货车钩舌;局部应力应变法;疲劳损伤;裂纹萌生寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 于佳伟,马健君,郑松林,钱春雷
        2022, 44(3): 705-712. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.027
        摘要：针对道路模拟试验载荷谱编制问题，为避免传统时域损伤编辑法对结构件局部细节应变/力载荷谱的依赖，提出了一种多通道载荷谱二维时域阈值编制方法。以某整车道路模拟试验目标载荷谱编制为例，运用该方法结合伪损伤保留准则构建了道路模拟试验目标载荷谱，理论分析与台架试验结果表明所构建的加速谱在完好保留原载荷谱特征的同时，有效缩短了试验时间，并在试验台架上实现了较好的载荷模拟和耐久性评价效果。该方法为整车及关键零部件道路模拟试验载荷谱的编制提供了一定的参考。  
        关键词：道路模拟试验;载荷谱编制;加速耐久试验   
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        发布时间：2022-09-22
      • 白云松,穆塔里夫·阿赫迈德,白浩宇,陈志
        2022, 44(3): 713-718. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.028
        摘要：齿条式抽油机是新疆各油田广泛使用的采油设备。针对齿条式抽油机使用中出现的齿轮点蚀缺陷及其造成的疲劳寿命问题，首先建立了齿轮齿条实体模型，提取齿面及齿根单元进行静强度分析，并结合接触理论对比验证；其次通过编辑模型单元建立了不同尺寸的蚀坑缺陷，分析了蚀坑扩展对应力变化的影响规律；最后基于线性疲劳损伤理论计算了不同点蚀影响下的结构疲劳寿命。结果显示，随着点蚀缺陷的扩展齿面接触应力升高，疲劳寿命下降；其中小齿轮在啮合过渡段出现干涉，应力集中最严重，疲劳寿命低下，齿轮整体疲劳破坏将从齿面靠近齿顶位置开始；沿齿廓方向扩展的点蚀主要影响应力集中持续时间，沿齿宽方向扩展的点蚀主要影响应力幅值。  
        关键词：齿条式抽油机;长环形齿条;点蚀缺陷;蚀坑扩展;疲劳寿命   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘艳萍,林方军,王海龙,王国元
        2022, 44(3): 719-725. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.029
        摘要：非公路自卸车用多级液压缸在矿区出现100柱塞端部与轴头焊缝早期断裂的故障，通过对失效件的焊缝进行化学成分、焊缝组织及显微硬度等性能检测和断裂焊缝断口的微观检测，查找失效原因。从零件材质、焊缝结构、工艺过程控制和零件结构方面进行优化设计，基于Abaqus软件对焊缝进行疲劳仿真分析和台架试验，有效验证了设计优化和台架实验的一致性，降低故障率，对同类产品具有一定的指导和借鉴意义。  
        关键词：多级液压缸;断裂;失效分析;有限元分析;台架试验   
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        发布时间：2022-09-22

        研究简报

      • 陈海宽,徐广涛,孙博,王冰冰
        2022, 44(3): 726-730. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.030
        摘要：目前喷丸强化的数值研究工作大多集中于喷丸参数对表面形貌和残余应力分布规律的影响，缺少对表面硬度影响规律的研究。针对这一现状，基于随机多丸粒有限元模型以及屈服强度和维氏硬度之间的经验关系，开展喷丸工艺参数对18CrNiMo7-6合金钢强化层硬度分布影响的研究。数值结果表明随着覆盖率的增大，靶材的表层硬度逐渐增大；随丸粒半径和速度增加，靶材的硬化层深度逐渐增加。  
        关键词：喷丸强化;维氏硬度;18CrNiMo7-6合金钢;随机多丸粒有限元模型   
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        发布时间：2022-09-22
      • 刘金生,刘娟,沈火明
        2022, 44(3): 731-736. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.031
        摘要：基于三维W-M分形函数利用SolidWorks建立三维粗糙表面，同时利用Abaqus用户子程序Umeshmotion引入能量磨损准则，建立了三维球-粗糙面接触下的扭动微动数值模型，研究初始表面粗糙度对扭动微动摩擦磨损过程的影响。首先利用G-W模型的无量纲化接触面积解析解验证了粗糙面模型的合理性，同时通过与实验的磨损结果进行对比，进而验证了数值模型对扭动微动磨损预测的精确性和有效性。分析结果表明：表面粗糙度的改变对于扭动微动磨损有着显著的影响，其中磨损体积、摩擦耗散能以及磨损率都随着表面粗糙度的增加而增加，即在同等微动条件下会加剧表面磨损；摩擦激活能随着表面粗糙度的增加而减小，越粗糙的表面磨损激活的阙值越低，故减小初始表面粗糙度可有效降低扭动微动磨损。  
        关键词：扭动微动;能量磨损法则;Umeshmotion子程序;磨损激活能   
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        发布时间：2022-09-22
      • 赵霞,刘学文
        2022, 44(3): 737-741. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.032
        摘要：针对企业研发的某款换挡执行机构输出齿轮在工作过程中发生断裂的现象，采用有限元分析方法对齿轮系统进行多体动力学仿真计算。输出齿轮和输出轴在运动过程中的应力分布云图表明，输出齿轮最大等效应力值已超过材料的屈服强度，输出轴最大等效应力值接近材料的屈服强度。对输出齿轮和输出轴结构薄弱处进行改进，并对改进后的齿轮系统进行仿真计算和过载荷试验验证。结果表明输出齿轮和输出轴最大应力值显著降低，满足齿轮系统强度要求，提高了换挡执行机构的可靠性和安全性。  
        关键词：换挡执行机构;齿轮系统;仿真;结构改进   
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        发布时间：2022-09-22
      • 姜碧琼,任重义,段建中,郭学东
        2022, 44(3): 742-746. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.033
        摘要：圆弧齿线圆柱齿轮是一种采用标准圆弧齿廓刀齿及铣刀盘加工的具有凸凹形曲线齿圆柱齿轮。这种齿轮的齿线为圆弧，且具有关于齿宽中央截面对称的特点。根据弧齿锥齿轮的铣齿加工原理，建立了圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型，并依此建立了双圆弧齿廓及四圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮三维实体模型。最后利用有限元分析软件对齿轮进行了接触应力分析，得到了齿面接触应力云图，结果显示四圆弧齿轮的齿面接触应力约为双圆弧齿轮的80%。研究结果可为圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮的设计应用提供理论依据。  
        关键词：圆弧齿廓齿轮;圆弧齿线齿轮;有限元法;接触应力   
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        发布时间：2022-09-22
      • 潘宁
        2022, 44(3): 747-752. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.034
        摘要：为提高轨道车辆受电弓的故障诊断精度，提出了基于变分模态分解(VMD)色散熵(DE)和支持向量机(SVM)的受电弓故障诊断方法。首先，以VMD为受电弓各运行状态信号的分解方法实现信号的多尺度自适应分解，得到若干个本征模态函数(IMF)分量。其次，以DE为特征提取方法计算各IMF分量的DE值，并组成故障特征向量。最后，以SVM为模式识别方法对故障特征进行识别，得到诊断结果。受电弓故障诊断实例验证了方法的有效性。  
        关键词：变分模态分解;色散熵;支持向量机;受电弓;故障诊断   
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      • 雷彪,惠恩明,关海英,王小军
        2022, 44(3): 753-757. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.035
        摘要：为提高果蝇算法(FOA)对支持向量机(SVM)参数优化的效果，对FOA的进化策略进行了改进，提出了双种群协调进化果蝇算法(DGCFOA)。将DGCFOA用于SVM参数优化并进行变速箱的故障诊断，诊断结果表明，DGCFOA算法能够搜寻到更优的SVM参数，相比于FOA,明显提升了变速箱故障诊断的精度。此外，与其他一些方法的对比结果也显示出DGCFOA得到的诊断精度更高，优势较为明显。  
        关键词：果蝇算法;协同进化;支持向量机;变速箱;故障诊断   
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        发布时间：2022-09-22
      • 王凤梅,高飞,邬向伟,赵佳旭,李鹏飞,徐伟东,王韶华
        2022, 44(3): 758-762. DOI: 10.16579/j.issn.1001.9669.2022.03.036
        摘要：采用Somoss Imagine 8000光敏树脂，利用光固化立体成型技术制备带有平面、桥架、圆孔、螺母等多种形状的测试件，研究了不同层厚下不同形状的表面精度、尺寸精度、拉伸性能和打印耗时。结果表明，测试件在层厚为0.06 mm时，表面精度最差，层厚为0.08 mm时，表面精度最好。测试件上支撑面的尺寸精度随层厚的增加呈减小趋势，层厚过小，出现“Z”轴盈余现象，导致高度方向的尺寸精度增大；而层厚对水平方向的尺寸精度影响不大。测试件上桥架、细缝间隙、壁厚和螺母在层厚为0.06 mm时的尺寸精度均最差；在层厚为0.1 mm和0.08 mm时的尺寸精度均较好。层厚从0.08 mm增至0.1 mm时，抗拉强度由48.98 MPa降至46.62 MPa,降低了4.8%;断后伸长率由2.4%降至1.6%,均小于5%,说明适当的减小层厚可提高材料的强度。层厚与打印时间呈反比关系，当层厚由0.06 mm增大到0.1 mm时，打印时间缩短了67%,提高了打印效率。  
        关键词：光固化;尺寸精度;表面精度;拉伸性能   
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